電力系統(tǒng)自動低頻減載(整理)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電力系統(tǒng)自動低頻減載電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié)1 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻1.1 電力系統(tǒng)頻率波動的原因頻率是電能質(zhì)量的重要指標之一，在穩(wěn)態(tài)條件下，電力系統(tǒng)的頻率是一個全系統(tǒng)一致的運行參數(shù)。系統(tǒng)頻率的波動直接原因是發(fā)電機輸入功率輸出功率之間的不平衡，眾所周知，單一電源的系統(tǒng)頻率是同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速的函數(shù)： n電機的轉(zhuǎn)速，r/min； f電力系統(tǒng)的頻率，HZ； p電機的極對數(shù)；對于一般的火力發(fā)電機組，發(fā)電機的極對數(shù)為1，額定轉(zhuǎn)速為3000 r/min，亦即額定頻率為50HZ。此時，系統(tǒng)頻率又可以用同步發(fā)電機的角速度的函數(shù)來表示： 為了研究系統(tǒng)頻率變換的規(guī)律，需要研究同步發(fā)電機

2、的運動規(guī)律。同步發(fā)電機組的運動方程為：輸入機械轉(zhuǎn)距；輸出電磁轉(zhuǎn)距（忽略空載轉(zhuǎn)距，即負荷轉(zhuǎn)距）；J 發(fā)電機組的轉(zhuǎn)動慣量； 發(fā)電機組的角加速度；由于功率和力矩之間存在轉(zhuǎn)換關系（P=wT）上式經(jīng)過規(guī)格化處理和拉氏變換后，可得傳遞函數(shù)： 原動機功率（發(fā)電機的輸入功率）；發(fā)電機電磁功率；發(fā)電機組的慣性常數(shù)；角速度變化量；由此可知，當原動機功率和發(fā)電機電磁功率之間產(chǎn)生不平衡的時候，必然引起發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化，即引起系統(tǒng)頻率的變化。 在眾多發(fā)電機組并聯(lián)運行的電力系統(tǒng)中，盡管原動機功率不是恒定不變的，但它主要取決與本臺發(fā)電機的原動機和調(diào)速器的特性，因而是相對容易控制的因素；而發(fā)電機電磁功率的變化則不僅與本臺發(fā)電

3、機的電磁特性有關，更取決于電力系統(tǒng)的負荷特性，是難以控制的因素，而這正是引起電力系統(tǒng)頻率波動的主要原因。1.2 調(diào)頻的必要性電力系統(tǒng)的頻率變動對用戶、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)本身都會產(chǎn)生不良的影響，所以必須保持頻率在額定值50hz上下，且其偏移量不能超過一定范圍。電力系統(tǒng)頻率波動時，對用戶的影響：（1） 頻率變化將引起電動機轉(zhuǎn)速的變化，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。例如，紡織工業(yè)、造紙工業(yè)等都將因頻率變化而出現(xiàn)次品。（2） 近代工業(yè)、國防和科學技術都已經(jīng)廣泛使用電子設備，頻率不穩(wěn)將會影響電子設備的工作。雷達、電子計算機等重要設施將會因為頻率過低而無法運行。（3） 頻率變動對發(fā)電廠和系統(tǒng)本身也有影響：（a） 火力

4、發(fā)電廠的主要廠用機械風機和泵，在頻率降低時，所能供應的風量水量將迅速減少，影響鍋爐的正常運行。（b） 低頻運行還將增加氣輪機葉片所受的應力，引起葉片的共振，縮短葉片的壽命，甚至使葉片斷裂。（c） 低頻運行時，發(fā)電機的通風量將減少，而為了維持正常的電壓，又要求增加勵磁電流，以致使發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子的溫升都將增加。為了不超過溫升限額，不得不降低發(fā)電機所發(fā)的功率。（d） 低頻運行時，由于磁通密度增大，變壓器鐵芯損耗勵磁電流都增大。也為了不超過溫升限額，不得不降低變壓器的負載。（e） 低頻運行時，系統(tǒng)中無功功率負荷將增大，而無功功率負荷將增大又將促使系統(tǒng)電壓水平的下降。（f） 發(fā)生頻率崩潰現(xiàn)象：當頻率下

5、降到4748hz時，火電廠的廠用機械（如給水泵等）的處理明顯降低，使鍋爐出力減少，導致發(fā)電廠發(fā)電功率進一步減少，致使功率缺額更為嚴重。于是系統(tǒng)頻率進一步下降，這樣惡性循環(huán)將使發(fā)電廠運行受到破壞，從而造成所謂的“頻率崩潰” 現(xiàn)象。（g） 發(fā)生電壓崩潰現(xiàn)象：總之，由于所有設備都是按照系統(tǒng)額定頻率設計的，系統(tǒng)頻率質(zhì)量的下降將影響各行各業(yè)，而頻率過低時，甚至會使整個系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電。1.3 調(diào)頻方法系統(tǒng)頻率的波動主要是由于負荷的變化引起的，調(diào)頻與有功功率的調(diào)節(jié)是分不開的。調(diào)頻問題實質(zhì)上是電力系統(tǒng)載正常運行中，控制發(fā)電機的輸入功率使之與負荷所需功率之間的平衡問題。調(diào)頻是二次調(diào)節(jié)，是通過調(diào)整機組的

6、輸入功率來實現(xiàn)的。當系統(tǒng)機組輸入功率與負荷功率失去平衡而使頻率偏離額定值時，控制系統(tǒng)必須調(diào)節(jié)機組的出力，以保證電力系統(tǒng)頻率的偏移在允許范圍之內(nèi)（一般允許偏差不得超過HZ）。調(diào)節(jié)頻率或調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速的基本方法是改變單位時間內(nèi)進入原動機的動力元素（即蒸汽或水）。當一臺或幾臺機組來調(diào)節(jié)頻率時還會引起機組間負荷分配的改變，這就涉及到電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行問題。因此，頻率的調(diào)節(jié)和電力系統(tǒng)負荷的經(jīng)濟分配有密切的關系。機組功率改變時，它所需要的燃料費用也就跟著改變，同時，全電網(wǎng)的潮流分布以至系統(tǒng)中的網(wǎng)損也都隨著改變。在電力系統(tǒng)中，燃料費用和線路網(wǎng)損是考慮經(jīng)濟運行的重要因素，所以現(xiàn)代電力系統(tǒng)調(diào)頻的主要任務有二：（1

7、）維持系統(tǒng)頻率在給定水平；（2）同時還要考慮機組負荷的經(jīng)濟分配和保持電鐘的準確性。 調(diào)度在確定各個發(fā)電廠的發(fā)電計劃和安排調(diào)頻任務時，一般降運行電廠分為調(diào)頻廠、挑峰廠和帶基頻負荷的發(fā)電廠三類。如圖所示的日負荷曲線，其中全天不變的基本負荷又帶基本負荷的發(fā)電廠承擔，這類電廠一般為經(jīng)濟性能好的高參數(shù)電廠、熱電廠及核電廠。負荷變動部分按計劃下達給調(diào)峰電廠，調(diào)峰電廠一般由經(jīng)濟性能較差的機組擔任。在實際運行中，計劃負荷與實際負荷不可能完全一致，其差值部分稱為計劃外負荷，由調(diào)頻電廠擔任。為了保證調(diào)頻任務的完成，系統(tǒng)中需要備有足夠容量的調(diào)頻機組來應付計劃外負荷的變動，而且還須具有一定的調(diào)整速度以適應負荷的變化，

8、當電網(wǎng)容量較大，一個調(diào)頻電廠不能滿足調(diào)節(jié)要求時，則選擇幾個電廠共同完成調(diào)頻任務。2. 電力系統(tǒng)的頻率特性2.1 電力系統(tǒng)負荷的功率-頻率特性 當系統(tǒng)的頻率發(fā)生變化時，整個系統(tǒng)的有功負荷也要隨之發(fā)生變化，即PL=F（f）。這種有功負荷隨著頻率變化的特性叫做負荷的功率-頻率特性，是負荷的靜態(tài)頻率特性。 電力系統(tǒng)中，各種有功負荷與頻率的關系，可以歸納為以下幾類：（4） 與頻率變化無關的負荷，如照明、電弧爐、電阻爐、整流負荷等；（5） 與頻率變化成正比的負荷，如切削機床，壓縮機、卷揚機等；（6） 與頻率的二次方成正比的負荷，如變壓器中的渦流損耗（但比重很?。?；（7） 與頻率的三次方成正比的負荷，如通風

9、機、靜水頭阻力不達的給水泵等；（8） 與頻率的更高次方成正比的負荷，如靜水頭阻力很大的給水泵等。 負荷的功率-頻率特性一般表達式為： 式中：額定頻率；系統(tǒng)頻率為f時，整個系統(tǒng)的有功負荷；系統(tǒng)頻率為額定值時，整個系統(tǒng)的有功負荷；各類負荷的比例系數(shù)。將上式等式兩邊除以，得到標么值形式，即：顯然，當系統(tǒng)的頻率為額定值時，1，1，于是一般情況下，應用上面的兩個式子進行計算的時候，通常取到三次方即可，因為系統(tǒng)中與頻率高次方成正比的負荷很小，一般可以忽略。 上面的兩個式子稱為電力系統(tǒng)的有功負荷的靜態(tài)頻率特性方程。當系統(tǒng)負荷的組成和性質(zhì)確定后，負荷的靜態(tài)頻率特性方程也就確定了，因此也可以用曲線來表示。如右圖

10、所示。 由圖可知，在額定頻率fe時系統(tǒng)負荷功率為PLe（圖中a點），當頻率下降到fb時，系統(tǒng)的負荷功率由PLe下降到PLb（圖中b點）。如果系統(tǒng)的頻率升高，負荷功率將增大，也就是說，當系統(tǒng)內(nèi)機組的輸入功率和負荷失去平衡時，系統(tǒng)負荷也參與了調(diào)節(jié)作用，它的特性有利于系統(tǒng)中有功功率在另一頻率值下重新平衡。這種現(xiàn)象稱為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應。通常用：來衡量調(diào)節(jié)效應的大小。稱為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)（或稱為負荷的單位調(diào)節(jié)功率）。由上式可知，系統(tǒng)的取決與負荷的性質(zhì)，它與各類負荷所占總負荷的比例有關。 在電力系統(tǒng)運行中，允許頻率變化范圍是很小的，在此較小的頻率變化范圍內(nèi)，根據(jù)國內(nèi)外一些系統(tǒng)的是實測，有功負荷與頻

11、率的關系曲線接近于一條直線，直線的斜率為： （KL*是一個無綱的常數(shù)，它表明系統(tǒng)頻率變化1時負荷功率變化的百分比。）也可以用有名值表示為：（MW/HZ），有名值與標么值之間的換算關系為。KL*和KL都是負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)，是系統(tǒng)調(diào)度部門要求掌握的一個數(shù)據(jù)。在實際系統(tǒng)中，需要經(jīng)過測試求得，也可以根據(jù)負荷統(tǒng)計資料分析估算確定。對于不同的電力系統(tǒng)，因負荷的組成不同，KL*的值也不同，一般在13之間。同時，每個系統(tǒng)的KL*值也隨著季節(jié)和晝夜的交替而變化。2.2 發(fā)電機組的功率-頻率特性 發(fā)電機組轉(zhuǎn)速的調(diào)整是由原動機的調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。因此，發(fā)電機組的功率-頻率特性取決與調(diào)速系統(tǒng)的特性。當系統(tǒng)的負荷

12、變化引起頻率改變時，發(fā)電機組的調(diào)速系統(tǒng)工作，改變原動機進氣量（或進水量），調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸入功率以適應負荷的需求。通常把由于頻率變化而引起的發(fā)電機組輸出功率變化的關系稱為發(fā)電機組的功率-頻率特性或調(diào)節(jié)特性。2.2.1 發(fā)電機的功率-頻率特性1未配置調(diào)速器的功率-頻率特性。為了便于說明問題，先討論發(fā)電機組假定未配置調(diào)速器的功率-頻率特性。發(fā)電機的轉(zhuǎn)距方程可以近似的表示為：故功率方程式為： 或 其中，ABC都是常數(shù)，通常C1=2C2。上式可以用曲線來表示如圖1：由圖1可見，輸出功率最大值是在額定條件下。即轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)距都是額定值時出現(xiàn)。 2有調(diào)速器時的靜態(tài)功率-頻率特性當發(fā)電機配有調(diào)速系統(tǒng)的時候，情況就

13、發(fā)生了變化。由于調(diào)速系統(tǒng)的作用，隨著轉(zhuǎn)色的變動而不斷的改變進氣或進水量，是原動機的運行點不斷的從一根靜態(tài)特性向另一根靜態(tài)特性過渡，如圖2所示，由a1 到 a2等等。連接這些不同曲線上的運行點所構(gòu)成的曲線（圖中虛線）就是有調(diào)速器時的靜態(tài)功率-頻率特性。一般近似的以直線代替。 即發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)功率-頻率特性反映的是頻率變化而引發(fā)的發(fā)電機組出力的變化的關系。 配有調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)電機組的靜態(tài)功率-頻率特性，如圖3所示。如果發(fā)電機以額定頻率fe運行（圖中a點），其輸出功率為PGb；當系統(tǒng)負荷增加而使頻率下降到f1時，則發(fā)電機組由于調(diào)速器的作用，使輸出功率增加到PGa（圖中b點）。可見，對應于頻率下降

14、f，發(fā)電機組的輸出功率增加了PG。很顯然，這是一種有差調(diào)節(jié)，其特性稱為有差調(diào)節(jié)特性。特性曲線的斜率為： ，R是發(fā)電機組的調(diào)差系數(shù)。負號表示發(fā)電機輸出功率的變化和頻率的變化是相反的。調(diào)差系統(tǒng)R的標么值表達式為：，或?qū)懗?（發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程）。在計算功率頻率的關系的時候，常常采用調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)： 即 ，其中KG*是發(fā)電機組的功率-頻率特性靜態(tài)系數(shù)，或原動機的單位調(diào)節(jié)功率。它也可以用有名值表示。一般發(fā)電機組的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率，可采用下列數(shù)值：對于汽輪發(fā)電機組R*（46） 或KG*16.625對于水輪發(fā)電機組R*（24） 或KG*2550發(fā)電機組的功率-頻率特性的調(diào)差系數(shù)主要取決于調(diào)速器的

15、靜態(tài)調(diào)節(jié)特性，它與機組間的有功功率的分配密切相關。2.2.2 調(diào)差特性與機組間有功功率的分配關系 兩臺發(fā)電機并聯(lián)允許時，有，即發(fā)電機組的功率增量用各自的標么值表述時，在發(fā)電機組的功率分配與機組的調(diào)差系數(shù)成反比。調(diào)差系數(shù)小的機組承擔的負荷增長標么值要大，而調(diào)差系數(shù)大的機組承擔的負荷增長標么值要小。間 這個結(jié)論可以推廣到系統(tǒng)中多臺發(fā)電機組并聯(lián)運行的情況，由，可得第i臺發(fā)電機組的調(diào)節(jié)方程為：，i1，2，n對上式求和，并考慮到穩(wěn)態(tài)時整個系統(tǒng)內(nèi)的頻率的變化f是相同的，則得： 如果用一臺等值機來代替時，則有： ，是全系統(tǒng)總額定容量，是系統(tǒng)等值機組的調(diào)差系數(shù)（或稱平均調(diào)差系數(shù)）。所以當系統(tǒng)中負荷發(fā)生變化時，

16、每臺機組所承擔的功率可用下式確定：2.3 電力系統(tǒng)的頻率特性 電力系統(tǒng)主要是由發(fā)電機組、輸電網(wǎng)絡及負荷組成，如果把輸電網(wǎng)絡的功率損耗看成是負荷的一部分，則電力系統(tǒng)功率-頻率關系，可以簡化為圖1所示。在穩(wěn)態(tài)頻率f下，PL PG PT都相等，因此討論他們的功率-頻率特性時候，可以看成由兩個環(huán)節(jié)構(gòu)成的一個閉環(huán)系統(tǒng)。發(fā)電機組的功率-頻率特性與負荷的功率-頻率特性曲線的交點就是電力相同頻率穩(wěn)定運行點，如圖2中 a點。2.3.1 頻率的一次調(diào)整 如果系統(tǒng)中的負荷增加PL，則總負荷靜態(tài)頻率特性變成PL1 =f（f），假設這時候系統(tǒng)內(nèi)的所有機組都沒有調(diào)速器，機組的輸入功率恒定為PT且等于PL，則系統(tǒng)頻率將逐漸

17、下降，負荷所取用的有功功率也逐漸減小。依靠負荷調(diào)節(jié)效用系統(tǒng)達到新的平衡，運行點移到圖中的b點，頻率穩(wěn)定值下降到f3，系統(tǒng)負荷所取用的有功功率仍然為原來的PL值。在這種情況下，頻率偏差值f取決與負荷變化值PL的大小，一般都是相當大的。 但是，實際上各發(fā)電機組都裝有調(diào)速器，當系統(tǒng)負荷增加，頻率開始下降時，調(diào)速器就要起作用，增加機組的輸入功率PT。經(jīng)過一段時間后，允許點穩(wěn)定在C點，這時候系統(tǒng)負荷所取用的功率為PL2，小于額定頻率下所需要的功率PL1 ，頻率穩(wěn)定在f2。此時的頻率偏差值f要比無調(diào)速器時小的多。由此可見，調(diào)速器對頻率的調(diào)節(jié)作用是很明顯的。 （由于負荷的突然增加，發(fā)電機組功率不能及時隨之變

18、動，機組將減速，系統(tǒng)頻率將下降，而系統(tǒng)頻率下降的同時，發(fā)電機組的功率將因他的調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負荷的功率將會因它自身的調(diào)節(jié)效應而減少。前者將沿著原動機的頻率特性向下減少，經(jīng)過一個振蕩衰減的過程，重新抵達一個新的平衡運行點。）調(diào)速器的這種調(diào)節(jié)作用通常稱為一次調(diào)節(jié)。這樣，由調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用而增大的發(fā)電機組的功率，由負荷本身的調(diào)節(jié)效應而減少的負荷功率，可以得到 ,其中稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，以MW/HZ或MW/（0.1）Hz為單位。系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率也可以用標要值表示。以標要值表示時候的基準功率通常就取系統(tǒng)原始運行狀態(tài)下的總負荷。系統(tǒng)的系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率標志了系統(tǒng)負荷增加或減少時候，在原動

19、機調(diào)速器和負荷本身的調(diào)節(jié)效應共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多寡。2.3.2 頻率的二次調(diào)整在電網(wǎng)中所有有調(diào)節(jié)能力的發(fā)電機組都自動參與頻率的一次調(diào)整。但由于系統(tǒng)中負荷的單位調(diào)節(jié)功率不可調(diào)，發(fā)電機組的單位調(diào)節(jié)功率不可能很大，從而系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率也不可能很大。所以依靠調(diào)速器進行的一次調(diào)整，只能限制周期較短，幅度較小的負荷變動引起的頻率偏移。負荷變動周期長，幅度大的調(diào)頻任務自然的落在了二次調(diào)整方面。即，為了使電網(wǎng)恢復于額定頻率，則需要電網(wǎng)進行二次調(diào)頻。同時為了避免在調(diào)整過程中出現(xiàn)過調(diào)或頻率長時間不能穩(wěn)定的現(xiàn)象，電網(wǎng)頻率的二次調(diào)整就需要對電網(wǎng)中運行電廠進行分工和分級調(diào)整，即將電網(wǎng)中所有電廠分為主調(diào)頻廠

20、、輔助調(diào)頻廠和非調(diào)頻廠三類。頻率的二次調(diào)整就是手動或自動的操作調(diào)頻器使發(fā)電機組的頻率特性平行的上下移動，從而使負荷變動引起的頻率偏移可保持在允許范圍內(nèi)。例如圖2中，不進行二次調(diào)整，系統(tǒng)中的負荷增加PL時，最后穩(wěn)定運行于c點，頻率穩(wěn)定在f2。功率增加到PL2。在一次調(diào)整的基礎上進行二次調(diào)整，就是在負荷變動引起的頻率下降越出允許范圍時，操作調(diào)頻器，增加發(fā)電機組發(fā)出的功率，使頻率特性向上移動，經(jīng)過一個過渡過程，最終穩(wěn)定在d點，這是系統(tǒng)的頻率升到額定值（或在允許范圍內(nèi)）。一般負荷的原始增量PLo可能有三部分承擔：（1） 由調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用而增大的發(fā)電機組的功率：；（2） 由負荷本身的調(diào)節(jié)效應而減少的負

21、荷功率：;（3） 由于進行了二次調(diào)頻，發(fā)電機組增發(fā)的功率：PGo則 或 。如果PLoPGo，即發(fā)電機組如數(shù)增發(fā)了負荷功率的原始增量PLo，則f0，也就是實現(xiàn)了所謂的無差調(diào)節(jié)。如上的情況，可以推廣到n臺發(fā)電機組，且由第n臺機組擔負二次調(diào)整任務的情形。這種情況也就相當于一臺機組進行二次調(diào)整，n臺機組進行一次調(diào)整?？傻茫阂驗閚臺機組的單位調(diào)節(jié)功率KGn遠大與一臺機組的，在同樣的功率盈虧（PLPG）下，系統(tǒng)的頻率變化要比僅有一臺機組時候，小的多。由上可見，進行二次調(diào)整時候，系統(tǒng)中負荷的增減基本上要有調(diào)頻機組或調(diào)頻廠承擔。雖然可以適當增加其他機組或電廠的單位調(diào)節(jié)功率以減少調(diào)頻廠或調(diào)頻機組的負擔，但數(shù)值畢

22、竟有限。這就使調(diào)頻廠的功率變化幅度遠大于其他電廠。如果調(diào)頻廠不位于負荷中心，則這種情況可能使調(diào)頻廠與系統(tǒng)的其他部分聯(lián)系的聯(lián)絡線上流通的功率超出允許值。這樣，就出現(xiàn)了在調(diào)整系統(tǒng)頻率的同時控制聯(lián)絡線上流通功率的問題。 為了討論這個問題，我們來看兩個系統(tǒng)聯(lián)合的例子。如圖，A、B兩個系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率分別是KA KB。為了使討論的結(jié)論更具有普遍意義，設A、B兩個系統(tǒng)都設有二次調(diào)整的電廠，它們的功率變量分別是PGA、PGB。兩個系統(tǒng)的負荷變量則分別是PLA、PLB。設聯(lián)絡線上的交換功率Pab由A流向B時為正。于是，在聯(lián)合前，對于A系統(tǒng)：PLA PGAKAfA對于B系統(tǒng)PLBPGBKBfB聯(lián)合后，通過聯(lián)絡

23、線由A向B輸送的交換功率，對A系統(tǒng)，也可以看作是一個負荷，從而：PLA +PabPGAKAfA ；對于B系統(tǒng)，這個交換功率也可以看作是電源，從而：PLBPabPGBKBfB聯(lián)合后，兩個系統(tǒng)的頻率應該相等，即fAfBf，可得：（PLA PGA）（PLBPGB）（KAKB）f，帶回上式可得，交換功率為：令：PAPLA PGA ，PBPLBPGB，PA、PB分別是A、B兩個系統(tǒng)的功率缺額，則有：PA PabKAfA PBPabKBfB 由此可見，聯(lián)合系統(tǒng)頻率的變化取決于系統(tǒng)總的功率缺額和總的系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率。2.4 聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻2.4.1 聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻方式1. 恒定頻率控制FFC（fla

24、t frequency control）按照頻率偏差f進行調(diào)節(jié)，在f0的時候，調(diào)節(jié)結(jié)束。所以最終維持的是系統(tǒng)頻率，而對聯(lián)絡線上的交換功率則不加控制，這實際上是單一系統(tǒng)的觀點，因此這種方式只適用與電廠之間聯(lián)系緊密的小型系統(tǒng)，對于龐大的聯(lián)合電力系統(tǒng)實現(xiàn)起來有不少困難。2. 恒交換功率控制FTC（flat tie-line control ）控制調(diào)頻機組保持交換功率恒定，而對系統(tǒng)的頻率并不控制。這種方式適用于兩個電力相同間按照協(xié)議交換功率的情況。它要求保持聯(lián)絡線上功率不變，而頻率則要求通過兩個相鄰系統(tǒng)同時調(diào)整發(fā)電機的功率來維持。3. 頻率聯(lián)絡線功率偏差控制TBC（tie line load freq

25、uency bias control）既按頻差又按聯(lián)絡線交換功率調(diào)節(jié)，最終維持的是系統(tǒng)負荷波動的就地平衡，這實際是多系統(tǒng)調(diào)頻觀點，這種調(diào)頻方式是大型電力系統(tǒng)或聯(lián)合電力系統(tǒng)中常用的一種方式。2.4.2頻率聯(lián)絡線功率偏差控制TBC 電力系統(tǒng)自動裝置（第二版），上海交通大學，楊冠城，中國電力出版社。Page164，148采用頻率聯(lián)絡線功率偏差控制TBC方式，不僅要消除頻差（f0），而且還要消除聯(lián)絡線中的交換功率偏差（Pab0）。這就是說每個控制區(qū)負責本區(qū)域的功率調(diào)整，通常把本區(qū)域調(diào)節(jié)作用的信號稱為區(qū)域控制ACE（area control error）。 依然以左圖這樣兩個互連的系統(tǒng)為例，來說明其調(diào)節(jié)

26、特點。A、B系統(tǒng)的區(qū)域控制誤差分別為：ACEAPtAKAfAACEBPtBKBfB其中，PtA為控制區(qū)A輸出的總有功功率增量；PtA為控制區(qū)A輸出的總有功功率增量；K為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率補充start：即Pti為控制區(qū)i輸出的總有功功率增量，它等于與區(qū)域I相連的各個聯(lián)絡線中功率增量之和，即PtiPtij （j1，2n）由電網(wǎng)理論知，傳輸線中的功率為其中：Uj Ui傳輸線兩端母線的電壓；ijij兩母線電壓相角之差；XL輸電線的電抗。當聯(lián)絡線中功率發(fā)生微小變化時，其值可以表示為：令 ，稱為輸電線的極限傳輸容量， TijPmaxijcosij，稱為傳輸線的同步系數(shù)。則 Ptij TijijTij（i

27、 j） ，其中：i j輸電線兩端母線電壓相角的變化量補充end相應的控制功率為：PGAKiA(PtAKAfA)dtPGBKiB(PtBKBfB)dt 其中，KiA、KiB是積分增益，常數(shù)；負號表示控制功率與聯(lián)絡線功率增量Pt和頻率偏差f的方向相反，即當系統(tǒng)的f或Pt為負值時，調(diào)頻機組的控制功率PG為正的增加的輸出功率。任一控制區(qū)的負荷變動，調(diào)整結(jié)果在穩(wěn)態(tài)條件下，必然使ACEA ACEB為零，即：PabKAfA0PabKBfB0負荷上述條件時，只有使f0，0，這正是我們所需要的控制要求。必須指出的是，如果A系統(tǒng)采用了TBC調(diào)節(jié)，而B系統(tǒng)采用有差調(diào)節(jié)或甚至無二次調(diào)頻，則仍有可能出現(xiàn)f和Pt，為了更

28、好的理解，從一般情況入手開始討論。設系統(tǒng)A有二次調(diào)頻，系統(tǒng)B只有調(diào)速器一次調(diào)頻，系統(tǒng)的負荷增量分別為PLA、PLB，聯(lián)絡線上的功率增量為PtA，在穩(wěn)定條件下有：PTiPLiKLifiPti即發(fā)電機功率增量與負荷增量間差值，由負荷頻率調(diào)節(jié)效應聯(lián)絡線增量來平衡，又通常PT與PG相等，因此對系統(tǒng)A、B又下列關系：PGAPLAKLAfPtAPGBPLBKLBfPtB 其中PtAPtB。所以 PLAPGA KAfPtA PLBPGB KBfPtBKBfPtA （B系統(tǒng)只有一次調(diào)頻）A系統(tǒng)按頻率及聯(lián)絡線功率進行調(diào)節(jié)時，最終使ACEAPtAKAfA0所以 由上面的兩個式子可得： PLAPGAPtA=KAf再

29、帶回到上面兩式可得 可見，A系統(tǒng)維持了系統(tǒng)的就地平衡。整個系統(tǒng)的頻率及聯(lián)絡線功率變化只與B系統(tǒng)負荷增量PLB有關。由于B系統(tǒng)沒有自動調(diào)頻，所以整個聯(lián)合系統(tǒng)對B系統(tǒng)的負荷波動，仍然是只有一次調(diào)頻的。3. 電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)涉及系統(tǒng)中有功功率平衡和潮流分布。再保證頻率質(zhì)量和系統(tǒng)安全運行前提下，如何使電力系統(tǒng)運行具有良好的經(jīng)濟性，這就是電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度控制（EDC，economic dispatch control）的任務。它是聯(lián)合自動調(diào)頻的重要目標之一，因此也有人把AGC列為AGC功能的一部分，稱之為AGC/EDC功能。一般的EDC是按數(shù)據(jù)模型編制的程序，調(diào)用時需要一定

30、的時間開銷，但它可以較長時間啟動一次（一般5分鐘以上）。有人稱EDC為三次經(jīng)濟調(diào)節(jié)。3.1 等微增率分配負荷的基本概念 電力系統(tǒng)自動裝置（第二版），上海交通大學，楊冠城，中國電力出版社。Page167 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第二版），東南大學，陳衍，中國電力出版社。Page203電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配 在很久以前，曾誤認為最經(jīng)濟的分配負荷是，當系統(tǒng)負荷增加時，使效率最好的機組先增加負荷，直至其最高效率；然后再讓效率次之的機組也增加負荷直到其最高效率時的負荷為止，以次類推。這種方法已經(jīng)被證明并不經(jīng)濟，最經(jīng)濟的是按照等微增率分配負荷。這一方法至今還被廣泛應用。微增率是指輸入耗量的微增量與輸出功率

31、微增量的比值。對發(fā)電機組來說，為燃料消耗量（或消耗費用）的微增量與發(fā)電機輸出功率微增量的比值。所謂等微增率法則，就是運行的發(fā)電機組按照微增率相等的原則來分配負荷，這樣就可使系統(tǒng)的總的燃料消耗（或費用）為最小，從而是最經(jīng)濟的。3.1.1 最優(yōu)分配負荷的目標函數(shù)和約束條件1. 耗量特性電力系統(tǒng)中有功功率負荷合理分配的目標是在滿足一定的約束條件下，盡可能節(jié)約消耗的（一次）能源。因此，要分析這個問題，必須先確定發(fā)電設備單位時間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出的有功功率之間的關系，即發(fā)電設備輸入與輸出的關系，這種關系稱為耗量特性。如圖a所示。圖中縱坐標可以是單位時間內(nèi)消耗的燃料F，例如每小時多少噸含熱量為29.31M

32、J/kg的標準煤；也可以為單位時間內(nèi)消耗的水量W，例如每秒鐘多少立方米。橫坐標則為KW或MW為單位的電功率PG。耗量特性曲線上某一點縱坐標與橫坐標的比值，即單位時間內(nèi)輸入能量與輸出功率之間的比值稱為比耗量。顯然，比耗量實際是原點和耗量特性曲線上某一點連線的斜率，F(xiàn)/P或W/P。而當耗量特性縱橫坐標單位相同時，它的倒數(shù)就是發(fā)電設備的效率。耗量特性曲線上某一點切線的斜率稱為耗量微增率。耗量微增率是單位時間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值，即F/PdF/dP或W/PdW/dP。比耗量和比耗量微增率雖然通常具有相同的單位，如t/（MW.h），卻是兩個不同的概念。而且它們的數(shù)值一般也不相等。只有在

33、耗量特性曲線上某一個特殊的點m，它們才相等。如圖b所示。這個特殊的點m就是從原點做直線與耗量特性曲線相切時的切點。顯然，在這個點上，比耗量的數(shù)值恰好最小。這個比耗量的最小值就稱為最小比耗量min。合理組合發(fā)電設備的方法之一，就是按照這個最小比耗量由小到大的順序，隨負荷的由小到大增加，逐套投入發(fā)電設備；或負荷的由大到小減少，逐套推出發(fā)電設備。比耗量和耗量微增率的變化如圖c所示。2目標函數(shù)和約束條件 明確了有功功率負荷的大小和耗量特性，在系統(tǒng)中有一定備用容量時候，就可以考慮這些負荷在已經(jīng)運行發(fā)電設備和發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配問題了。這個問題實際上屬于非線性規(guī)劃范疇。因在數(shù)學上，其性質(zhì)是，在一定的約束條

34、件下，使某一目標函數(shù)為最優(yōu)，而這些約束條件和目標函數(shù)都是這種變量狀態(tài)變量、控制變量、擾動變量的非線性函數(shù)，換而言之，在數(shù)學上這個問題表達為：在滿足等約束調(diào)件：f（x、u、d）0和不等約束條件：g（x、u、d）0的前提下，使目標函數(shù)C=C（x、u、d）為最優(yōu)。現(xiàn)在的問題在于，如何表示分析有功功率負荷最優(yōu)分配時的目標函數(shù)和約束調(diào)件。由于討論有功功率負荷最優(yōu)分配的目的在于：在供應相同大小負荷有功功率的前提下，單位時間內(nèi)的能源耗量最少。這里的目標函數(shù)就應該是總耗量。原則上，這總耗量應該與所有變量有關，但通常認為，它只是各發(fā)電設備所發(fā)有功功率PGi的函數(shù)，即這里的目標函數(shù)寫作：FF1（PG1）F2（PG

35、2）F3（PG3）Fn（PGn）Fi（PGi）式中，F(xiàn)i（PGi）表示某發(fā)電設備發(fā)出有功功率PGi時單位時間內(nèi)所消耗的能源。這里的等約束條件也就是有功功率必須保持平衡的條件。就每個節(jié)點而言，這條件是：PGiPLiUiUj（G ijCosijB ijSinij）0 式中，i1，2。n就整個系統(tǒng)而言，則為：PGiPLiP0 式中P為網(wǎng)絡總損耗。這里的不等約束條件有3，分別為各節(jié)點發(fā)電設備有功功率PGi、無功功率QGi電壓Ui的大小不能逾越限額，即：PGiminPGiPGimaxQGiminQGiQGimaxUiminUiUimax式中，PGimax就取發(fā)電設備的額定功率；PGimin則因發(fā)電設備的

36、類型的差異有所不同，例如火力發(fā)電設備的PGimin不能低于額定有功功率的2075。QGimax取決于發(fā)電機定子或轉(zhuǎn)子繞組的溫升；QGimin主要取決于發(fā)電機并列允許的穩(wěn)定性和定子端部溫升等等。Uimax和Uimin則由對電能質(zhì)量的要求決定。系統(tǒng)中發(fā)電設備消耗的能源可能收到限制。例如，水電廠一晝夜消耗的水量受約束于水庫調(diào)度。出現(xiàn)這種情況時，目標函數(shù)就不應再是單位時間內(nèi)消耗的能源，而應是一段時間內(nèi)消耗的能源，即應該為：F0tFi（PGi）dt而等約束條件增加：0t Wj（PGj）dt定值這里的Fi可以理解為單位時間內(nèi)火力發(fā)電設備的燃料消耗；Wj為單位時間內(nèi)水利發(fā)電設備的水量消耗，t為時間段長，例如

37、24h。而這里設I1，2，m為火力發(fā)電設備，j(m+1),(m+2)n為水力發(fā)電設備。3.1.2 最優(yōu)分配負荷時的等耗量微增率準則 所謂等微增率法則，就是運行的發(fā)電機組按照微增率相等的原則來分配負荷 我們以兩臺機組并聯(lián)運行為例，說明等微增率法則。如圖所示兩臺發(fā)電機組，原來所帶的負荷，機組1為P1，微增率為b1，機組2為P2，微增率為b2，且b1> b2，如果機組1的功率減小P，即功率變?yōu)镻1，相應的微增率變?yōu)閎1，而機組2的增加相同的P，使其功率變?yōu)镻2，微增率變?yōu)閎2，此時總的負荷不變。由圖可知，機組1減少的燃料耗量（圖中陰影部分，由b1、b1、P1、P1所圍的面積）大于機組2增加的燃

38、料耗量（由b2、b2、P2、P2所圍的面積），這兩個面積之差即為減少（或增加）的燃料消耗量，如果上述過程是使總的燃料消耗減少，則這樣的轉(zhuǎn)移負荷的過程就繼續(xù)下去，總的燃料消耗就繼續(xù)減少，直到兩臺機組的微增率相等時為止。即b1b2時，總的燃料耗量為最小。 如果微增率曲線時反函數(shù)曲線，即微增率隨負荷增加而減小，用上述同樣的方法，可以證明，把機組負荷加到最大時則最經(jīng)濟。 當然，等微增率準則的嚴格證明應該由數(shù)學推導獲得。3.2 各類發(fā)電廠之間負荷的經(jīng)濟分配電力系統(tǒng)中，有功功率的最優(yōu)分配其實有兩方面的內(nèi)容，即有功功率負荷的最優(yōu)分配和有功功率電源的最優(yōu)組合。有功功率電源的最優(yōu)組合是指系統(tǒng)中發(fā)電設備或發(fā)電廠的

39、合理組合，也就是通常所說機組的合理開停。它大體上包括三部分：機組的最優(yōu)組合順序、機組的最后組合數(shù)量，和機組的最優(yōu)開停時間。簡而言之，涉及的是電力系統(tǒng)中冷備用容量的合理分布問題。合理組合機組的方法，目前有最優(yōu)組合順序法，動態(tài)規(guī)劃設計法、整數(shù)規(guī)劃法等等。各類發(fā)電廠的合理組合：一般，火電廠以承擔基本不變的負荷為宜。這樣可避免頻繁開停設備或增減負荷。其中，高壓高溫電廠因為功率因數(shù)高，應優(yōu)先投入，而且，它們可靈活調(diào)節(jié)的范圍較窄，在負荷曲線的更基底部分運行更恰當。其次是中溫中壓電廠。低溫低壓電廠設備陳舊，效率很低，應該及早淘汰。而在淘汰前只能在高峰負荷期間用于發(fā)必要的功率。核能電廠的可調(diào)容量雖大，但因核能

40、電廠的一次投資大，運行費用小，建成后應盡可能利用，原則上是應該持續(xù)承擔額定容量負荷，在負荷曲線的更基底部分運行。無調(diào)節(jié)水庫水電廠的全部功率和有調(diào)節(jié)水庫水電廠的強迫功率都不可調(diào)，應首先投入。有調(diào)節(jié)水庫水電廠的可調(diào)功率，在洪水季節(jié)，為了防止棄水，往往也優(yōu)先投入；在苦水季節(jié)恰好相反，應承擔高峰負荷。抽水蓄能電廠在低谷負荷時，其水輪發(fā)電機組做電動機-水泵方式運行，因而應做負荷考慮；在高峰負荷時發(fā)電，與常規(guī)水電廠無異。雖然這一抽水蓄能放水發(fā)電循環(huán)的總效率只有70左右，但因這類電廠的介入，使火電廠的負荷進一步平穩(wěn)，就系統(tǒng)總體而言，是很合理的。另外，由于發(fā)電廠之間通過傳輸線路相聯(lián)，所以考慮發(fā)電廠之間的負荷經(jīng)

41、濟分配時，要考慮線路的功率損耗。在考慮線損的條件下，負荷經(jīng)濟分配的準則是每個電廠的微增率與相應的線損修正系數(shù)的乘積相等。調(diào)頻電廠按照下式運行是最經(jīng)濟的（公式的推導省略）。式中：bi各電廠的微增率；各電廠線損微增率；系統(tǒng)微增率；4. 電力系統(tǒng)自動低頻減載4.1 電力系統(tǒng)頻率的動態(tài)特性經(jīng)過分析可知，當分發(fā)電機功率負荷功率失去平衡的時候，系統(tǒng)頻率f按指數(shù)曲線化。功率缺額Ph* 是一個隨機不定的數(shù)，但系統(tǒng)的頻率f的變化總是可以歸納為如下幾種情況。1由于f*的值與功率缺額Ph* 成比例，當Ph*不同時，系統(tǒng)頻率特性分別如左圖中曲線a、b所示。該兩曲線表明，事故初期，頻率的下降速率與功率缺額的標要值成正比

42、，即Ph*值越大，頻率下降的速率也越大。它們的頻率穩(wěn)定值分別是fa fb。2設系統(tǒng)的功率缺額是Ph，當頻率下降到f1時，切除負荷功率PL，如果PL等于Ph，則發(fā)電機發(fā)出的功率剛好與切除后的系統(tǒng)功率平衡。系統(tǒng)頻率按照指數(shù)規(guī)律恢復到額定頻率fe允許，如圖中的c所示。3上述事故情況下，如果在f1時，切除負荷功率PL小于功率缺額Ph值，則系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率就低于額定值。設切除負荷PL1后，正好使系統(tǒng)的頻率fx維持在f1運行，那么，它的頻率特性就如圖中直線d所示。4設頻率下降到f1時切除的負荷功率為PL2，且小于上述情況的PL1，這時，系統(tǒng)頻率fx降繼續(xù)下降，如果這時候系統(tǒng)功率缺額所對應的穩(wěn)態(tài)頻率也為fb，

43、于是系統(tǒng)頻率的變化過程如圖中曲線e所示。比較b、e曲線也可以說明，如果能及早切除負荷功率，可以延緩系統(tǒng)頻率下降的過程。4.2 自動低頻減載的工作原理當系統(tǒng)發(fā)生嚴重功率缺額時候，自動低頻減載裝置的任務就是迅速斷開相應數(shù)量的用戶的負荷，時系統(tǒng)的頻率在不低于某一允許值的情況下，達到有功功率的平衡，以確保電力系統(tǒng)安全允許，防止事故的擴大。4.2. 1最大功率缺額的確定在電力系統(tǒng)中，自動低頻減載裝置是用來應付嚴重功率缺額事故的重要措施之一，它通過切除負荷功率（通常是比較不重要的負荷）的辦法來制止系統(tǒng)頻率的下降，藉以取得逐步恢復系統(tǒng)正常工作的條件。因此，必須考慮即使系統(tǒng)發(fā)生最嚴重事故的情況下，即出現(xiàn)最大的

44、可能功能缺額的情況下，接至低頻減載裝置的用戶功率量也能使系統(tǒng)頻率恢復在可運行的水平，以避免系統(tǒng)事故的擴大?？梢姡_定系統(tǒng)事故情況下的最大可能功率缺額，以及接入自動低頻減載裝置的相應的功率值，是保證系統(tǒng)安全允許的重要措施。確定系統(tǒng)中可能發(fā)生的功率缺額涉及到對系統(tǒng)事故的設想，為此應作具體分析。一般應該根據(jù)不利的允許方式下發(fā)生故障時，實際可能發(fā)生的最大功率缺額來考慮，例如按系統(tǒng)中斷最大機組或某一電廠來考慮，如果系統(tǒng)有可能解列成幾個子系統(tǒng)（即幾個部分）運行時，還必須考慮各子系統(tǒng)可能發(fā)生的最大功率缺額。自動低頻減載裝置是針對事故情況的一種反故障措施，并不要求系統(tǒng)頻率恢復至額定值，一般希望它的恢復頻率fh

45、低于額定值，約為49.550HZ之間，所以接到低頻減載裝置最大可能的斷開功率PLmax可小于最大功率缺額Phmax。設正常允許時候系統(tǒng)負荷為PLe，額定頻率與恢復頻率fh之差fh，則有： 其中：P*功率缺額；PLmax切負荷總量；Phmax系統(tǒng)最大功率缺額；上式表明，當系統(tǒng)負荷PLe，系統(tǒng)最大功率缺額Phmax已知后，只要系統(tǒng)恢復頻率fh確定，就可以求得接到自動低頻減載裝置的功率總數(shù)。4.2.1 自動低頻減載裝置的動作順序在電力相同發(fā)生故障的情況下，被迫采取斷開部分的負荷的辦法以確定系統(tǒng)的安全運行，這對于被切除的用戶來說，無疑會造成不少困難，因此，應該力求盡可能少的斷開負荷。 如上所述，接于自

46、動低頻減載裝置的總功率是按照系統(tǒng)最嚴重的事故的情況來考慮的。然而，系統(tǒng)的運行方式是很多的，而且事故的嚴重程度也是有差別的，對于各種可能發(fā)生的事故，都要求自動低頻減載裝置能作出恰當?shù)姆从?，切除相當?shù)量的負荷功率，既不能過多又不能過少，只有分批斷開負荷功率采用逐步修正的辦法，才能取得較為滿意的結(jié)果。 在頻率下降速率信號d fx/dt，中， 載有功率缺額的信息，從理論上講，它提供了切除相應功率量的數(shù)學描述，是較為理想的檢測信號。然而，目前得到的實際應用的是按照頻率降低值切除負荷，即按頻率自動減載。自動低頻減載裝置，是在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時系統(tǒng)頻率下降的過程中，按照頻率的不同數(shù)值按順序的切除負荷。也就是

47、將接至低頻減載裝置的總功率PLmax分配在不同啟動頻率值來分批的切除，以適應不同功率缺額的需要。根據(jù)啟動頻率的不同，低頻減載可以分為若干級，也稱為若干輪。為了確定自動低頻減載裝置的級數(shù)，首先應該定出裝置的動作頻率范圍，即選定第一級啟動頻率f1和最末一級啟動頻率fN的數(shù)值。1第一級啟動頻率f1的選則有前面的“電力系統(tǒng)頻率動態(tài)特性”圖可知，在事故初期，如果能夠很快的及早切除負荷功率，這對于延緩頻率的下降是有利的。因此，第一級啟動頻率宜選擇得高一些，但又必須考慮電力系統(tǒng)動用旋轉(zhuǎn)備用容量所需要的時間延遲，避免因暫時性頻率下降而不必要的斷開負荷情況，所以一般第一級的啟動頻率整定在48.549Hz。在以水

48、電廠為主的電力系統(tǒng)中，由于水輪機調(diào)速系統(tǒng)動作較慢，所以第一級啟動頻率宜取低值。2最末一級啟動頻率fN的選擇電力系統(tǒng)允許的最低頻率受“頻率崩潰”或“電壓崩潰”的限制，對于高溫高火的火電廠，在頻率低于4646.5HZ時，廠用電已經(jīng)不能夠正常工作，在頻率低于45hz時，就有“電壓崩潰”的危險。因此，末級啟動頻率以不低于4646.5HZ為宜。3頻率級差 在f1和fN 確定后，就可以在該頻率范圍內(nèi)按頻率級差f分為N級斷開負荷，即級數(shù)N越大，每極斷開的負荷就越小，這樣裝置所切除的負荷量就越有可能近于實際功率缺額，具有較好的適應性。4.2.3 頻率級差f的選擇 關于頻率級差f的選擇問題，當前有兩種截然不同的

49、原則。1 按選擇性確定級差強調(diào)各級動作的次序，要在前一級動作以后還不能抑止頻率下降的情況下，后一級才動作?？紤]選擇性的最小頻率級差為：f2fftfy其中：f頻率測量元件的最大誤差；如果±0.15Hz，則f0.5 Hz；如果<0.15Hz，則f0.2 0.3Hz；ft對應于t時間內(nèi)的變化率，一般可取0.15Hz；fy頻率欲度，一般可取0.05Hz；按照各級有選擇性的順序切斷負荷功率，級差f的值主要決定于頻率測量元件的最大誤差f，和t時間內(nèi)的變化率ft。當頻率測量元件本身的最大誤差為±0.15Hz，則f0.5 Hz，這樣，整個低頻減載裝置只可分成56級。 現(xiàn)在數(shù)字式頻率繼

50、電器已經(jīng)在電力系統(tǒng)中廣泛運用，其測量誤差已經(jīng)大為減小，且動作延時也縮短，為此頻率級差可相應減小為0.2 0.3Hz。2 級差不強調(diào)選擇性由于電力系統(tǒng)運行方式和負荷水平是不固定的，針對電力系統(tǒng)發(fā)生故障時功率缺額有很大分散性的特點，低頻減載裝置遵循逐步試探求解的原則分級切除少量負荷，以求達到最佳的控制效果。這就要求減小級差f，增加總的頻率動作級數(shù)N，同時相應的減少每極的切負荷功率，則兩級間的選擇性問題并不突出，所以近來的趨勢時增加級數(shù)N的方法。4.2.4 每極切除負荷PLi的限值低頻減載裝置采用了分級切除負荷的辦法，以適應各種事故條件下系統(tǒng)功率缺額大小等不同的情況。在同一事故情況下，切除負荷越多，

51、系統(tǒng)恢復頻率越高，可見每一級切除負荷的功率受到恢復頻率的限制。我們不希望恢復頻率過高，更不希望頻率恢復值大于額定值。設第i級動作頻率為fi，它所切除的用戶功率為PLi，電力相同頻率fx下降特性是與功率缺額相對應的，顯然它是隨機的，是不確定的。典型的系統(tǒng)頻率變化過程總可表達為如圖所示。其中如果特性曲線的穩(wěn)態(tài)頻率恰好是fi，這是能使第I級啟動的功率缺額為最小的臨界情況，因此，當切除后PLi，系統(tǒng)頻率恢復值fh達到最大值。在其他功率缺額較大的情況下，也能使第i級啟動，不過它們的恢復頻率均低于fh，如曲線2、3所示。曲線2表示切除后PLi，頻率正好穩(wěn)定在fi；曲線3表示切除后PLi，頻率還繼續(xù)下降。如

52、上所述，若系統(tǒng)恢復頻率fh為已知，則第i級啟動切除功率的限值就不難求得，即按第（i1）級動作切除負荷后，系統(tǒng)的穩(wěn)定性頻率正好為第i級啟動頻率fi來考慮。此時頻率的變化率fifefi；系統(tǒng)當前的頻率缺額為Pi1，由負荷調(diào)節(jié)效應的減少功率來補償，因此： 其中 前（i1）輪斷開的負荷頻率；如果把所有功率都表示為系統(tǒng)總負荷PLe的標么值，那么上式寫出標么值形式為：當?shù)趇輪切負荷PLi*，系統(tǒng)頻率恢復到fh，同樣當前系統(tǒng)的功率缺額Phi相應的由負荷調(diào)節(jié)效應來補償，即：因為第i級動作前的功率缺額等于第i級切除功率與動作后頻率恢復為fh時系統(tǒng)功率缺額之和，即：Pi1*=PLi*Phi*所以 第i級切除負荷量

53、為：一般希望各級切除功率小于按上式計算所得的值，特別是在采用N增大，級差減小的系統(tǒng)中，每極切除功率值就更應該小一些。小結(jié)：第（i1）輪切負荷（減載）后，系統(tǒng)頻率恢復到fi，當前系統(tǒng)的功率缺額為Pi1，第i輪切負荷（減載）后，系統(tǒng)頻率恢復到fh，當前系統(tǒng)的功率缺額為Pi，則第i輪減載為（Pi1Pi）。 在自動低頻減載裝置的動作過程中，當?shù)趇級動作切除負荷后，如果系統(tǒng)頻率仍然下降，則下面的各級會相繼動作，直到頻率下降被制止為止。如果出現(xiàn)這種情況：第i級動作后，系統(tǒng)頻率可能穩(wěn)定在fhi，它低于恢復頻率的極限值fh，但又不足以使下一級減載裝置啟動，例如像圖中曲線2所示的那樣，因此要裝設后備輪，以便使頻

54、率能恢復到允許的限制fh之上。后備輪的動作頻率應該不低于前面基本段第一級的啟動頻率，它是在系統(tǒng)頻率已經(jīng)比較穩(wěn)定的時候動作的。因此，其動作時限可以為系統(tǒng)時間常數(shù)Tx的23倍，最小動作時間應該為1015秒。后備段可以按照時間分為若干級，也就是其動作頻率相同，但動作時延不一樣，各級時間差可不小于5秒，按時間的先后次序分批切除用戶負荷，以適應功率缺額大小不等的需要。在分批切負荷的過程中，一旦系統(tǒng)恢復頻率高于后備段的返回頻率，低頻減載裝置就停止切除負荷。接于后備輪的功率總數(shù)應該按照最不利的情況來考慮，即低頻減載裝置切除負荷后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在可能最低的頻率值，按此條件考慮后備輪段所切除負荷功率總數(shù)的最大值

55、，并且保證具有足以使系統(tǒng)頻率恢復到fh的能力。4.2.5 自動低頻減載裝置的動作時延及防止誤操作措施自動低頻減載裝置動作時，原則上應盡可能快，這是延遲系統(tǒng)頻率下降的最有效的措施，但考慮到系統(tǒng)發(fā)生事故，電壓急劇下降期間有可能引發(fā)頻率繼電器的誤動作，所以往往采用一個不大的時限（通常用0.10.2s）以躲過暫態(tài)過程可能出現(xiàn)的誤動作。自動低頻減載裝置是通過測量系統(tǒng)頻率來判斷系統(tǒng)是否發(fā)生頻率缺額事故的，在系統(tǒng)實際運行中往往會出現(xiàn)使裝置誤動作的例外情況，例如地區(qū)變電所某些操作，可能會造成短實際供電中斷，該地區(qū)的旋轉(zhuǎn)機組如同步電動機，同步調(diào)相機和異步電動機等的動能仍短時反饋輸送功率，且維持一個不低的電壓水平

56、，而頻率則急劇下降，因而引發(fā)低頻減載裝置的錯誤啟動。該地區(qū)變電所很快恢復供電時，用戶負荷已經(jīng)被錯誤的切掉了。當電力系統(tǒng)容量不大，系統(tǒng)中有很大沖擊負荷時，系統(tǒng)頻率將瞬時下跌，同樣也肯能引起低頻減載裝置啟動，錯誤的斷開負荷。在上述自動低頻減載裝置誤動作的例子中，可引入其他信號量進行閉鎖，防止其誤動作，如頻率急劇變化速率閉鎖等。有時可以簡單的采用自動重合閘來補救，即當系統(tǒng)頻率恢復的時候，將被自動低頻減載裝置所斷開的用戶按頻率分批的的進行自動重合，以恢復供電。按頻率進行自動重合閘以恢復對用戶的供電，一般都是在相同頻率恢復至額定值后進行的，而且采用分組自動投入的方法（每組的用戶功率不大）。如果重合閘后系

57、統(tǒng)頻率又下降，則自動重合就停止。5. 低頻減載的計算5.1 傳統(tǒng)算法功率缺額情況下，系統(tǒng)功率缺額Ph，輪次N，頻率之間的關系： 其中：KL*負荷功率調(diào)節(jié)系數(shù)，它表明系統(tǒng)頻率變化1時負荷功率變化的百分比 Ph系統(tǒng)功率缺額，即系統(tǒng)負荷所減少的功率，一般切負荷量<功率缺額fe額定頻率 50HzPLe額定頻率時系統(tǒng)的實際負荷5.1.1 已知切負荷量PLi，輪次N，求頻率f公式1： 用標么值表示： 其中：Pi1第（i1）輪后的功率缺額；fi第（i1）后穩(wěn)定的頻率，fifefi；前（i1）輪斷開的負荷頻率；公式2：其中：PLi第i輪后的切除的負荷功率；fh系統(tǒng)要求恢復功率的極限值，fhfefh；或：用國際中的方法求。具體方法見后。5.1.2 已知切負荷量PL，頻率要求fh，求切負荷